板型燃料组件内部流场数值分析

为板型燃料组件的设计和实验研究提供参考 ,采用商用流体力学计算程序 CFX5对板型燃料组件内部流场进行了数值模拟 ,以获得各流速下的板间流场。数值计算结果表明 :板型燃料组件不同流道和单一流道内的流速分布基本均匀 ,在 2 0个流道中居中的 3～ 5流道内的流量比其它流道小一些 ,其中中间流道内的流量最小 ,其流量与平均流量的误差小于 10 % ;提梁对其后部速度场的影响较大 ,对其后部压力场的影响很小。当板间水隙的最大加工误差为0 .15 mm时 ,该流道内的流量与流道内平均流量的误差接近10 %。组件进出口差压计算值与实验值比较接近 ,证明了计算结果的可靠性     

套管型气隙式膜蒸馏组件性能模拟及优化

提出了一种结构简单、制作方便的套管型气隙式膜蒸馏组件,给出了膜组件的特性方程组,编制了膜组件性能模拟软件,对套管内直径、中空纤维疏水膜内直径、膜孔直径、膜孔隙率、料液流量、料液进膜组件温度6个关键参数对膜组件性能的影响进行了分析.以某热敏料液浓缩为背景,给出了膜组件的优化设计参数:中空纤维疏水膜内直径为0.700 mm,外直径为1.00 mm,套管内直径为5.00 mm,外直径为6.00 mm,长度为500 mm,膜孔直径为0.300μm,膜孔隙率为0.800,膜组件壳体内直径为50.0 mm.在此设计参数下,当膜组件料液流量为70.0 g/s、被预热液流量为70.0 g/s、料液进膜组件温度为80.0℃、被预热液进膜组件温度为50.0℃时,膜组件膜通量为11.2 kg/(m~2·h),产水速率为3.56 kg/h,热负荷为2.39 kW,热效率为0.955,非挥发性组分截留率可达99.9%.     

高温陶瓷过滤器正向流动与过滤过程的数值计算

利用FLUENT计算流体力学软件,对高温陶瓷过滤器正向流动与过滤过程进行了数值计算,得到了切向进气和径向进气时高温陶瓷过滤器内的流场分布.结果表明:对于包含突变截面和多孔介质两类通道的复杂流动系统,合理地选择计算区域和分配网格后,应用FLUENT计算流体力学软件可以得到满意的计算结果;陶瓷过滤器的流动损失主要发生在陶瓷过滤管的多孔陶瓷介质内;当气体径向进入工作段时,对陶瓷管的冲击较大;当气体切向进入时,在工作段壁面附近的速度较大,对陶瓷管的冲击较小;切向进气时高温陶瓷过滤器的进出口压降小于径向进气时.从保护陶瓷管和减小压降两方面考虑,切向进气方式的高高温陶瓷过滤器优于径向进气方式的高温陶瓷过滤器.研究结果为选择高温陶瓷过滤器的进气方式提供了理论依据.     

晶体硅太阳电池应力的理论分析

光伏组件的电池层为一离散分布的不连续夹层. 针对组件中晶体硅电池片的受力特点导出了电池片的应力场和位移场，并对面板尺寸为1 580 mm × 808 mm的单晶硅标准组件在风荷载作用下晶体硅电池片的应力进行了计算和分析，考虑了风压及EVA胶膜的剪切模量变化对应力的影响. 计算结果与有限元结果进行了比较，并对比了125 mm × 125 mm和156 mm × 156 mm两种规格电池片的应力. 结果表明，理论结果与有限元结果符合很好，应力最大值出现在电池片的中点并随着EVA胶膜剪切模量的增加呈非线性增大；增大电池片的尺寸将引起应力的显著增加.     

圆盘式膜组件中浓差极化现象研究

采用圆盘式膜组件,使用DK纳滤膜对KCl溶液进行纳滤截留实验,并通过计算流体动力学(CFD)模拟、VVM数学方法以及道南-筛分-介电孔(DSPM-DE)模型对实验结果进行拟合与分析。结果表明:通过CFD模拟,KCl真实截留率要明显高于表观截留率,且跨膜压差对膜面切向流速的影响可忽略不计,因此VVM直接适用于圆盘式膜组件中浓差极化现象的模拟;主体溶液浓度、通量及膜面切向流速的变化会对浓差极化产生影响,通过DSPM-DE模型拟合发现,膜内荷电密度(Xd)随主体溶液浓度的变化有较大变化;在通量及膜面流速不变的条件下,浓差极化层厚度不变,体系中溶质浓度的升高会增强浓差极化现象。     

PAC影响MBR膜阻力的实验研究

进行了PAC-MBR和MBR处理废水的对比实验研究,主要分析投加PAC控制膜污染以及膜阻力的变化情况.控制膜组件跨膜压差在2.6~26kPa区间内,测定实验数据,发现投加PAC后系统处理效果略有提高;对两系统上清液溶解性有机物进行检测,得出PAC对低分子量溶解性有机物以及疏水性有机物的吸附效果好,可减缓膜污染.此外,投加PAC显著延长了膜的使用周期,利用达西公式计算其膜阻力,发现PAC的投加对减少滤饼层阻力有利.     

锥顶型封闭空间内爆轰波汇聚实验研究

内燃机中烈性爆震的发生会伴随着爆轰波的形成,爆轰波形成后将在燃烧室密闭空间内反射汇聚,并对燃烧室组件造成严重破坏.然而,对于活塞破坏失效问题的研究一直无法深入.为了揭示密闭有限空间内爆轰波汇聚现象及其破坏机理,设计了一套可以重复再现烈性爆震的爆轰容弹实验装置来进行探索研究.在余隙可变的锥顶型燃烧室内,通过高能点火器强行引入一道爆轰波.研究表明,爆轰波的行为会导致燃烧室内部压力分布极为不均,并在活塞边缘和中心两处产生强烈汇聚.最后,展示了受汇聚破坏的样本,并进行了强度及能量计算,进一步说明组件的破坏是由爆轰波汇聚导致的.     

具有推力矢量控制系统的导弹流体动力

采用数值模拟方法研究了带有摆动喷管的导弹水下发射时燃气流场与水流场的相互干扰,及其对导弹所受水动力和气动力的影响,计算彩燃气泡物理模型,通过水流场的气流场的耦合计算模拟整个流场的形态,对水流场采用势流理论,通过三维Hess-Smith方法进行求解,对燃气流场,以Euler方程为基本方程,采用无波动、无自由参数的耗散分格式（NND差分格式）进行求解,在燃气泡壁面,水流场和燃气流场通过速度条件和压力条件相互耦合,给出了不同时刻水流场和气流场的物理量分布,喷管摆动角与导弹力矩的关系,并对燃气泡的演变过程作了分析。     

基于ADMAS的机载锚杆机花键组件动力学分析

对机载锚杆机中花键组件的结构和功能进行了介绍,采用材料力学的知识对花键组件的强度进行了计算,利用Proe软件建立了花键组件的三维模型,再运用ADMAS软件完成花键组件的动力学仿真研究,得出了花键组件的动力学分析结果,阐明了对花键组件进行刚柔耦合分析的正确性.     

思林水电站土石围堰过水流场三维数值模拟

基于通用计算流体动力学软件Fluent,建立思林水电站土石围堰过水流场三维数值预测模型．采用可实现（realizable）κ-ε紊流模型封闭紊流时均N—S方程,围堰上自由水面变化采用VOF方法捕捉．对围堰原设计方案进行了计算模拟,并用试验数据进行验证．依据计算所得的详细流场信息,给出了围堰过水流场的流态和堰面紊动强度分布及大小,以及水跃的形态和发生位置．研究表明可靠的三维水动力数值模型可以做为试验研究的有力补充,有助于理解复杂的过水围堰三维流场以及冲刷发生的机理．     

真空喷射射流流场的Fluent模拟分析

为了对真空射流流场进行研究,应用Fluent软件并基于VOF(volume of fluid)方法、k-ε标准湍模型及PISO算法,对不同喷口直径及入射压力的直射式锥型流道喷嘴的射流流场速度和湍流运动分布进行了数值模拟分析.结果表明:1)入口压力相同,喷嘴直径越大,射流与周围介质间的速度梯度越大,可促进射流的扩散和液滴破碎后的尺寸均匀分布;2)喷嘴直径一定,入口压力在10~15 MPa内,射流湍流强度分布达到最佳状态,射流流场较好;3)如果不考虑材料的溶解性,相对于三氯甲烷和四氯化碳,丙酮作为溶剂时的液体喷射雾化效果较好,适于制备质量较好的高分子薄膜.     

双进口方形分离器气固流动特性的数值模拟

采用RSM湍流模型对双进口方形分离器的气相流场进行数值模拟,得到了分离器内的速度场和压力分布;同时采用拉格朗日模型对方形分离器内固体颗粒的轨迹进行模拟。结果表明:双进口方形分离器内速度场和压力场的对称性较好但气流旋转强度不大且容易衰减;不同粒径、不同位置入射的颗粒轨迹有较大差异,细颗粒入射时分离器内容易形成气流短路现象,颗粒靠近分离器顶部入射时分离器内容易造成上灰环现象,给方形分离器的分离效率带来了不利的因素。将方形分离器筒体的四角改为切形倒角,可以很好地改善分离器的流场,并能有效提高分离器分离效率。     

水流强度对淹没式方桩局部冲刷特性的影响

为研究不同水流强度作用下淹没式方桩的局部冲刷特性及流场变化,开展了非均匀沙条件下的桩基局部冲刷试验,分析了桩周的冲刷地形、冲刷深度变化规律;利用OpenFOAM对不同水流强度下的桩周流场进行了模拟,讨论了桩前马蹄涡、桩周回流和下降水流的分布特点。结果表明:在清水冲刷条件下,桩周的冲刷坑深度、沙丘高度和受冲刷影响区域大小均随水流强度的增大而增大;在平衡冲刷地形下,高水流强度冲刷后桩周流动更加复杂,冲刷坑内的涡流强度大幅度提高;当水流强度接近1时,粗颗粒泥沙对细颗粒的屏蔽效应会在一定程度上影响桩周最大冲刷深度。     

畅流活水净化动力学行为分析

针对河道和湖泊水质净化处理问题,从水动力学方面优化水体自身的水质净化能力,基于FLUENT软件分别建立二维和三维水动力模型,模拟注水过程中流场的变化,以流场中流速、压力以及湍流强度为指标,研究不同注水位置对水质自净化过程的影响。结果表明:在深度方向上,随着进水口位置的下移,流场活跃范围减小,死区增多;在流动方向,流动距离越远,流场湍流强度越大;在宽度方向,流场流速,压力和湍流强度均以中间进水口的纵向截面对称,流速主要集中在进水口主流区,以及末端的回流处。进水口越接近上部,对于水体的自净化促进效果越好,建议采用上部注水方式来促进河道自净化。研究结果可对促进河道水质自净化提供参考和建议。     

车身非光滑表面边界层流场特性分析

为了研究非光滑车身表面边界层流场特性,采用大涡模拟与Realizable k-ε湍流模型对车身外部瞬态和稳态流场进行数值模拟计算,对比分析了非光滑模型与光滑模型边界层内速度、粘性底层厚度、壁面剪切力、表面摩擦阻力因数、湍流强度和湍流耗散率等流场参数,解析了非光滑表面对车身流场流动特性的影响.研究结果表明,非光滑模型边界层内速度明显高于光滑模型,边界层厚度、壁面剪切力、表面摩擦阻力因数、湍流强度、湍流耗散率都比光滑模型有所减小.非光滑表面的引入加剧了车身尾迹气流的参混效应,防止外界的高速流对内部低速流的引射作用,从而减少了车身流场能量的损失.     

深锥型浓密机内部流场特性模拟

应用雷诺应力湍流模型,在网格质量无关性验证基础上对有效容积为4 L的实验室深锥型浓密机内部单相流场特性进行了数值模拟研究,考察了给料流率对速度、剪切强度、湍流强度等特性分布的影响.研究结果表明:浓密机内部速度场基本沿主轴呈对称式分布,并在轴向和径向方向上分别形成上、下分界循环流和交错流;给料流率每增加1.8L/min,轴向速度大约增加0.02m·s^-1;给料井内部流体剪切强度高于其他外部区域,剪切强度与给料流率呈正相关性;给料井内部湍流强度峰值区域位于挡板内环边缘和给料井筒体变径处;1.8L/min的给料流率有助于提高湍动能的耗散;给料流率对配置导流锥的给料井回流率影响较小.     

压力筛内部纸浆悬浮液流场的数值模拟

为了克服废纸浆压力筛筛浆过程中孔、缝堵塞问题,在分析测试废纸浆在不同浓度下黏度的等流体特性的基础上,通过Unigraphics NX(UG)软件对压力筛内部流场建立模型,运用计算流体动力学软件(ICEM CFD)和FLUENT软件对压力筛内部纸浆悬浮液流场进行数值模拟,得到了压力筛内部筛浆区流场的压力、湍流强度和流速的分布。结果表明:对于常用典型代表性的浆料和结构特征以及运行参数的压力筛,波纹筛板湍流强度最高为306%,而筛孔内湍流强度最高为128%;筛孔进口处最大流速为8.16 m/s,出口处最大流速为3.5 m/s,平均流速约为1.2 m/s;筛框处旋翼头部静压力最大约为1.8×105Pa,旋翼尾部静压力最小约为6.92×104Pa。     

自动反冲洗过滤器的改进与研究

针对目前自动反冲洗过滤器过滤过程不连续、占地面积大和自重对过滤过程有影响的问题开发了一种全新的自动反冲洗过滤器。采用混合多相流模型、标准的k-e湍流模型和SIMPLEC算法,应用计算流体力学软件Flu-ent对过滤头相邻叠片间的流场进行分析。通过数值模拟,可以很清楚的显示出深层过滤时叠片间过滤液的过滤过程以及过滤液的速度矢量分布情况。由模拟结果可知过滤头的结构改进满足设计要求,本方案有利于提高过滤效率和降低过滤过程中的压力损失,从而降低了过滤器的成本,有很高的经济价值。在没有成熟设计理论的背景下,为设计方案可行性提供了依据。     

四棱台透水框架水动力特性试验研究

基于鱼礁概念,提出一种新型四棱台透水框架结构,并开展系列水槽试验,利用剖面流速仪ADCP(acoustic doppler current profilers)测量四棱台透水框架防护区周围流场结构,分析架空率对透水框架周围水流结构的影响,研究四棱台透水框架对防护区周围的水动力特性影响。试验结果表明:四棱台透水框架防护后水流上下速度分布差异更为明显,框架层流速显著减小,且流速减小幅度随架空率的减小而增大;紊动强度分布出现拐点,拐点位置与架空率具有明显的相关性,紊动强度随架空率的减小而增大;防护区内部近底处存在紊动收敛区域,其紊动强度随架空率减小而减小。     

管式电化学消毒反应器的流动特性及其参数模拟优化

为了提高电化学消毒反应器的传质效率,开发一种带有湍流增强组件的管式电化学消毒反应器.建立反应器物理模型,使用计算流体力学(CFD)研究添加湍流增强组件前、后反应器内部流场的变化,分析主要参数对阳极表面湍流强度的影响,考虑湍流增强对反应器压力损失的影响.结果表明:湍流增强组件通过其叶片的导流作用使流体产生螺旋流动,增大反应器内流体的湍流程度,促进传质效率;在反应器主要设计参数中,湍流增强组件的导流叶个数、导流叶扭转角度和导流叶至电极的距离对阳极表面湍流强度有显著影响;当参数组合为导流叶个数7个,扭转角度30°,导流叶至电极距离90 mm时,阳极表面湍流强度为12.68%,相比无导流叶条件下提高了44%,但也使反应器的压力损失有所增加.